【正文】 三節(jié) 正常使用極限狀態(tài)驗算第六章 細部結(jié)構(gòu)設(shè)計第一節(jié) 混凝土分區(qū)及標號選擇第二節(jié) 壩體分縫第三節(jié) 壩體廊道系統(tǒng)第四節(jié) 止水和排水第五節(jié) 壩體布置第六節(jié) 地基處理(七) 建議參考書 (1) 中華人民共和國電力行業(yè)標準，混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范(DL 5108—1999)，中國電力出版社，2000。(5) 中華人民共和國行業(yè)標準，水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(DL／T5057—1996)，北京：中國電力出版社，1997。1說明本工程的廊道系統(tǒng)是如何布置的?壩體排水系統(tǒng)如何布置?1混凝土重力壩壩體為何進行分區(qū)?如何分區(qū)?各區(qū)的混凝土標號如何確定?1閘墩的型式是如何選擇的?閘墩設(shè)計的內(nèi)容有哪些?1混凝土重力壩為何分縫?如何分縫?其止水如何設(shè)計?用材料力學(xué)法進行重力壩應(yīng)力分析時做了哪些基本假設(shè)?2溢流壩泄水孔口的閘門是如何選擇的?如何啟閉?2溢流壩堰面曲線應(yīng)滿足哪些要求?2防滲帷幕的作用是什么?如何設(shè)計?2固結(jié)灌漿的作用是什么?你是如何進行固結(jié)灌漿設(shè)計的?2壩基排水系統(tǒng)的作用是什么?如何布置?2本工程的軟弱破碎帶如何處理?2比較表孔泄流與孔口泄流的優(yōu)缺點，本工程為何選擇表孔泄流?2如何校核壩基的深層抗滑穩(wěn)定?其假定是什么?2溢流面為何采用WES曲線?其優(yōu)點是什么?二、土石壩樞紐設(shè)計指導(dǎo)(一) 了解任務(wù)書并分析原始資料設(shè)計任務(wù)書及原始資料是工作的依據(jù)，因此首先要全面了解設(shè)計的任務(wù)，熟悉該河流的一般自然地理條件，壩址附近的水文和氣象特性、樞紐及水庫的地形、地質(zhì)條件，當?shù)夭牧?、對外交通及有關(guān)規(guī)劃設(shè)計的基本數(shù)據(jù)。(二) 壩軸線選擇根據(jù)壩址的地質(zhì)、地形、樞紐布置、施工條件等，通過技術(shù)經(jīng)濟比較分析確定壩軸線位置。當黃土的重度大于14．5kN／m3時，黃土的濕陷性較小，可不進行處理。方案因素壩 線1壩 線2地形條件地質(zhì)條件筑壩材料施工條件樞紐布置比較結(jié)果(三) 壩型選擇 根據(jù)所給出的基本資料，大壩壩型宜選用土石壩。 方案因素土質(zhì)防滲心墻土質(zhì)防滲斜墻均 質(zhì) 壩地形條件地質(zhì)條件工 程 量建筑材料施工條件(四) 樞紐布置根據(jù)選定的壩軸線從地形、地質(zhì)、施工、運用等方面大致確定建筑物(包括大壩、導(dǎo)流泄洪洞、溢洪道、灌溉發(fā)電洞等)的相對位置和建筑物型式，并定性分析和論述，確定樞紐工程的等級及建筑物等級。根據(jù)規(guī)范要求，參照已建工程并考慮本工程的具體情況，確定壩坡、壩頂高程、壩頂寬度、防滲體和排水體尺寸，確定岸坡壩段的壩型及斷面尺寸。另外壩頂寬度必須考慮心墻或斜墻頂部及反濾層布置的要求。斜墻壩的壩坡可參照上述數(shù)值選取，上游壩坡取值宜偏緩，下游壩坡取值宜偏陡。確定防滲體尺寸時應(yīng)考慮的因素包括：①防滲墻土料的數(shù)量和施工難易程度；②防滲土科的質(zhì)量，如允許滲透比降、塑性指數(shù)、抗裂性能等；③壩址處的地震烈度；④防滲體下部基巖的性質(zhì)及處理方法；⑤防滲土料的單價?！?，且不低于校核洪水位。排水設(shè)施應(yīng)具有充分的排水能力，以保證自由地向下游排出全部滲水；同時能有效地控制滲流，避免壩體和壩基發(fā)生滲流破壞。構(gòu)造簡單，用料省，施工方便，易于檢修，但不能降低浸潤線，且易因冰凍而失效；③壩內(nèi)排水。用水力學(xué)法，計算正常高水位時最大斷面及各控制斷面的浸潤線及單寬滲流量、總滲流量。該階段粘性土體內(nèi)的孔隙水壓力尚未消散，故需考慮孔隙水壓力對壩坡穩(wěn)定的影響。可考慮水庫水位自正常蓄水位快速降落到死水位的情況，主要考查不穩(wěn)定滲流對大壩上游壩坡穩(wěn)定的影響。非常運用條件I系指：①施工期；②校核洪水位下有可能形成的穩(wěn)定滲流期；③水位非常降落；④正常運用條件與地震組合。(4)細部構(gòu)造設(shè)計。為了排除雨水，壩頂面應(yīng)向兩側(cè)或一側(cè)傾斜，傾斜坡度為2％—3％。上游護坡石塊的大小、級配和厚度應(yīng)根據(jù)浪壓力的大小及波浪要素進行計算確定，建議的計算公式為：D==式中 D50——石塊平均粒徑(m)；γk——石塊重度(t/m3)；γw——水重度(t/m3)； ．m——坡率；h——設(shè)計波浪高度(m)，設(shè)計波浪取累積概率P=5％的波高，對重要工程可適當提高；K——與坡率有關(guān)的系數(shù)，按下表取值。③反濾。反濾層的級配、厚度和層數(shù)應(yīng)通過分析比較，選擇合理的方案。④壩面排水。其中水力計算包括計算千年洪水時泄流能力、水面線和下游消能，校核邊墻高度，驗算沖坑是否危及大壩安全。無壓隧洞段的水面線采用水力學(xué)的逐段試算法推求。在砂礫石地基上建壩的主要問題是進行滲流控制，解決方法是做好防滲和排水，如：①垂直防滲設(shè)施，包括：粘性土截水槽、混凝土防滲墻、灌漿帷幕等；②上游水平防滲鋪蓋；③下游排水設(shè)施，包括：水平排水層、排水溝、減壓井、透水蓋重等。垂直防滲設(shè)施的形式可以參照以下原則選用：①砂礫石層深度在1015m以內(nèi)，或不超過20m時，宜明挖截水槽回填粘土，對臨時性工程則可采用泥漿槽防滲墻；②砂礫石層深度在60—70m以內(nèi)的，可采用混凝土防滲墻；③當砂礫石層更深，上述措施難以選用時，可采用灌漿帷幕，或在深層采用灌漿帷幕，上層采用明挖、回填粘土截水槽或混凝土防滲墻。一般布置在大壩防滲體的底部(均質(zhì)壩則多設(shè)在靠上游1／3至1／2壩底寬處)，橫貫整個河床并延伸到兩岸。墻頂插人防滲體內(nèi)的深度應(yīng)大于1／10壩高，并不得少于2m。要求制圖正確，圖面飽滿，沒有重復(fù)，線條分明，字體工整，尺寸齊全。應(yīng)寫清楚計算過程，有充分的分析論證，并說明計算條件，計算方法和成果。(3)中華人民共和國電力行業(yè)標準，水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范(DL 5077—1997)，中國電力出版社，1998。2圓弧滑動法的基本原理是什么?如何確定最危險滑弧的位置?2如何設(shè)計壩體的護坡?2如何控制土石壩的裂縫?你在設(shè)計中考慮了哪些措施?2壩基的防滲措施是如何選擇的?這種措施有何優(yōu)缺點?2你所選用的泄水建筑物是哪一種?說明選擇該種方式的原因。3. 施工總平面布置及說明：（這一般包括：獨立的附屬設(shè)施，廊道、分縫止水、排水等等）技術(shù)準備 (2) 施工現(xiàn)場準備、整修施工程序,1施工測量,2挖填1)、表土清除2)、分層填筑、碾壓（一般是渣料培厚壩體一達到壩體穩(wěn)定性）（壩坡土石壩一般在1：—：、1： 混凝土重力壩根據(jù)設(shè)計壩坡） 主壩、溢流壩、放水設(shè)施清基支?！F(xiàn)澆—拆模驗收5．4．4．1 清基：清除基槽內(nèi)浮土、雜土、及不合要求的雜物。參考：本工程的特點是施工強度大，需要施工機械多，如挖掘機、裝載機、推土機、自卸汽車等，這些設(shè)備在施工作業(yè)中10m半徑范圍內(nèi)，其嗓聲較大，并伴有強烈震動，根據(jù)上述情況，現(xiàn)場施工中擬采取下列措施來進行控制，以減少嗓聲對環(huán)境的影響。 參考：本工程施工期間造成大氣污染的主要污染源為：由開挖、填筑、裝卸、運輸?shù)仁┕み^程中產(chǎn)生的粉塵散落及運輸過程中產(chǎn)生的二次揚塵、施工機械生產(chǎn)的廢氣等。2你是如何設(shè)計壩面排水系統(tǒng)的?為何這樣設(shè)計? 2請說明壩與兩岸建筑物是如何連接的?(十) 施工組織設(shè)計說明書編寫參考提綱主要由施工平面布置圖、施工進度橫道圖、施工組織設(shè)計三部分構(gòu)成。(5)中華人民共和國行業(yè)標準，水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范(DL 5073—1997)，電力工業(yè)部，1997。(八) Z土壩設(shè)計說明書編寫參考提綱第一章 基本資料第一節(jié) 工程概況及工程目的第二節(jié) 基本資料第二章 樞紐布置第一節(jié) 壩軸線選擇第二節(jié) 樞紐布置及工程等級第三章 壩工設(shè)計第一節(jié) 壩型確定第二節(jié) 擋水壩體斷面設(shè)計第三節(jié) 壩體滲流計算第四節(jié) 土壩穩(wěn)定計算第五節(jié) 細部構(gòu)造一、壩體結(jié)構(gòu)二、壩頂構(gòu)造三、上下游護坡四、反濾層及過渡層五、排水結(jié)構(gòu)六、地基處理七、壩與兩岸的連接第四章 溢洪道設(shè)計 第五章 導(dǎo)流泄洪洞設(shè)計(九) 建議參考書(1)水利電力部，碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范($DJ218—84)，水利電力出版杜，1985。每個同學(xué)應(yīng)完成設(shè)計圖4張，即：土壩樞紐平面布置圖1張，土壩斷面圖、上游或下游立視、細部構(gòu)造圖2張，泄水建筑物(溢洪道或?qū)Я餍购槎?布置圖1張。(六) 施工導(dǎo)流本部分內(nèi)容請參考水利工程施工教材相應(yīng)的章節(jié)。截水槽上部與壩的防滲體連成整體，下部與基巖緊密結(jié)合，形成一個完整的防滲體系。懸掛式的豎直防滲設(shè)施，防滲效果較差。各種垂直防滲設(shè)施能比較可靠而有效地截斷壩基滲透水流，解決壩基滲流控制問題。地基處理常見的砂礫石壩基，其地基承載力一般可以滿足要求，而且壓縮性不大。導(dǎo)流泄洪洞設(shè)計主要包括計算千年洪水時泄流能力、水面線推求和出口消能設(shè)計，校核無壓洞的凈空及出口建筑物的安全。泄水建筑物設(shè)計(溢洪道或?qū)Я餍购槎纯蛇x一項進行設(shè)計)(1)溢洪道設(shè)計。選擇第二層反濾料時，采用與以上相同的準則，只是應(yīng)將第一層反濾料作為被保護土，其余類推。水平反濾層的最小厚度為0．3m，鉛直或傾斜反濾層的最小厚度為0．5m。以上砌石護坡的計算厚度，均系最大局部波浪壓力下的最大厚度，實際上最大局部的波浪壓力只作用在一點上，因此壩坡上采用等厚護坡是不經(jīng)濟的，一般可在波浪沖擊部位適當厚一些，但在其它部位可薄一些。土石壩的上下游坡面一般均需設(shè)置護坡。①壩頂構(gòu)造。表中的安全系數(shù)適用于瑞典圓弧法。按照土石壩設(shè)計規(guī)范，壩坡抗滑穩(wěn)定的最小安全系數(shù)規(guī)定如表3—16。上游為正常蓄水位或設(shè)計洪水位，下游為相應(yīng)水位時下游壩坡的穩(wěn)定。(3)壩坡穩(wěn)定計算。設(shè)計中應(yīng)根據(jù)當?shù)貧夂?、土料、心墻型式等選擇排水型式，也可以將幾種不同的排水型式組合在一起，形成綜合式排水。常用的壩體排水型式有：①棱體排水。心墻頂部應(yīng)有無粘性土料的保護層，以防心墻凍裂或干縮。防滲體底部厚度取決于土料的允許坡降，一般可按下表取值。馬道常設(shè)在壩坡變化處。選擇壩坡時應(yīng)考慮下面的因素：上游壩坡長期處于水下，呈飽和狀態(tài)，且水庫水位有可能驟降，另外，當采用斜墻防滲方案時，上游壩坡的穩(wěn)定受斜墻土料特性的控制，因此上游邊坡較緩；壩坡可以分段設(shè)置，每段1030m，從上而下逐段放緩。確定壩頂高程時，應(yīng)考慮正常蓄水情況、校核洪水情況和地震情況，分別計算出所要求的壩頂高程，取其最高值作為壩頂高程。溢洪道：其布置主要考慮地質(zhì)情況和水流情況，不僅要保證建筑物的安全，還應(yīng)盡量減小開挖工程量。建議選取23種壩型(土質(zhì)防滲心墻方案、土質(zhì)防滲斜墻方案、均質(zhì)壩等)，根據(jù)地形、地質(zhì)、建筑材料、施工情況、工程量、投資等方面，綜合比較選定壩型。(3)塌滑體對大壩的影響。要考慮的地質(zhì)方面的因素有：(1)壩基內(nèi)是否存在較大范圍的夾層和強透水帶，地基處理的工程量和難度。因此應(yīng)把必要的資料整理到說明書中。說明強度和穩(wěn)定校核中你所選用的荷載組合。(3) 中華人民共和國行業(yè)標準，水利水電工程等級劃分及洪水標準(SL252—2000)，中國水利水電出版社，2000。設(shè)計圖紙(1) 樞紐平面布置圖1張(2) 上游立視圖1張(3) 壩體結(jié)構(gòu)圖2張(4) 細部構(gòu)造圖12張要求圖面合理，設(shè)計正確、整潔、清晰，繪圖認真仔細，不亂改亂寫。(5) 對具體設(shè)計要說明設(shè)計的前提，設(shè)計原理、方法、主要過程及階段成果，最后成果(不必把詳細的計算內(nèi)容、過程寫入，成果盡量能以表格形式給出)。要先擬好提綱，然后編寫。地基處理主要包括開挖清理、灌漿、斷層處理等內(nèi)容。(3)分區(qū)的最小厚度不小于23m。(4)成果分析。(3) 穩(wěn)定應(yīng)力計算。特殊組合1：校核洪水位時(靜)動水壓力，揚壓力(浪壓力)，自重，泥沙壓力等。對穩(wěn)定和應(yīng)力的計算原理，要求論述計算方法的基本假設(shè)和所采用的公式，說明公式來源和符號意義，控制標準則根據(jù)工程等級和計算情況按有關(guān)規(guī)范規(guī)定指標選取。③閘墩尺寸的擬定：包括閘門型式選擇、工作橋、交通橋的布置及閘墩的型式、長度、高度、厚度等尺寸的擬定。圖32 堰 頂 堰 面 曲 線消能方式 根據(jù)本工程的實際情況，建議采用挑流消能方式。反弧段的反弧半徑R=(4~10)h，h為校核洪水位閘門全開時反弧段最低點處的水深。由開敞式溢流堰泄流能力計算公式反算得出，由設(shè)計洪水位減去堰上水頭Ho即為堰頂高程。m)，校核水位時取105115m3/(s(2)溢流壩剖面擬定分三個方面的內(nèi)容①斷面尺寸的擬定：參考已建工程，初步確定堰面曲線、上下游邊坡、消